Наддолотный гидродинамический генератор колебаний

 

Изобретение относится к буровой технике , а именно к бурению скважин различного назначения, и позволяет повысить долговечность генератора за счет уменьшения кавитационного износа перегородки. Генератор содержит корпус 1 с полостью 2. перегородку 3 с тангенциально направленными к оси корпуса 1 каналами 4. В нижней части корпуса 1 расположен осевой выходной канал 5. На перегородке 3 имеется конический выступ 6, При поступлении промывочной жидкости в полость 2 через каналы 4 она приобретает вращательно-поступательное движение. При этом кавитационная каверна образуется у вершины конического .oisicTyYia 6. Угол при вершине 15...85° и радиус основания, равный 0,1...0,6 радиуса полдсти 2 способствуют сносу кавитационных пузырьков в нижнюю часть выходного канала 5, где они схлопываются. При этом предохраняется перегородка 3 от кавитационнсго разрушения. 2 з. п. ф-лы, 2 ил, СП с

СОЮЗ СООЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (п)5 Е 21 В 10/18

ГОсудАРственгый кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3

О 4 (21) 4736492/03 (22) 11,09.89 (46) 23.01.92. Бюл. М 3 (71) Институт машиноведения им. А. А. Благонравова (72) P. Ф. Ганиев, P. LU. Чуфазалов, Г. А.

Калашников и С. А, Костров (53) 622.24,051,55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1282591, кл. Е 21 В 10/08, 1987, (54) НАДДОЛОТНЫЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к буровой технике, а именно к бурению скважин различного назначения, и позволяет повысить долговечность генератора за счет уменьшения кавитационмого износа перегородки.

<и> Яиц . 1 7071 77 А1

Генератор содержит корпус 1 с полостью 2 ° перегородку 3 с тангенциально направленными к оси корпуса 1 каналами 4. В нижней части корпуса 1 расположен осевой выходной канал 5. На перегородке 3 имеется конический выступ 6,При поступлении промывочной жидкости в полость 2 через каналы 4 она приобретает вращательно-поступательное движение, При этом кавитационная каверна образуется у вершины конического o,от па 6. Угол при вершине

15...85 и радиус основания, равный 0,1...0,6 радиуса полцсти 2 способствуют сносу кавитационных пузырьков в нижнюю часть выходн0го канала 5, где они схлопываются.

При этом предохраняется перегородка 3 от кавитационнсго разрушения. 2 з. и. ф-лы. 2 ил, 1707177

Г..абрelet»«e относится к буровой тех111».е, B ил»енно к бурению скважин различ1I0f 0 »аз»»ачения, Изьесте»1 наддолотный гидродинамический ге»»ератор колебаний, содержащий ксрПУС С ПОЛОCòÜÞ, РаСПОЛОжЕННУЮ ПОД ПОлocTblo перегородку с тангенциально-направлснны...и к оси корпуса каналами, и раз;леще1»1»ый в нижней части корпуса осев011 вL ход»»сй t:анал, Недостаткомустройстеа лвляе»ся ега низкая долговечность в-.л;, тв, е L» »те»»сивного кавитационного

L зBH:Оса псрегсрадки, характерногс для всех г».,",130д111»ал»и еских генераторов колебаl . й. 1cllc.»ьз= а»»ие yr;po и»я»ощих техноло»е f1001.tпает долговечность генератора шлет себестоимость генератора.

Цель;.-1 брет IIL1»I — повышение долго» l0cTL1 reIlepaTopa за счет уменьшения

: .в.»тац, «...oro износа перегородки.

ПОСтаВЛО»»1»ая LLQFb даст»1ГОЕТСя тЕМ, Чта

II;Iq;go 0-, »ыи гидродинам»1ческий генераТ. Р 1:С":-Г-,ний, СОДЕРжаЩИй КОРПУС С ПОЛас. ь о, pлсгслаженную под полостью

r;å:,;--..-..;с--. .у с тангенцl!aab!Io-HaïðaeëåíI i L 1 .! к:. " 1 еа г пуса ка»»алаf,и, и р= »зл1еще1» .. и в 1 и;«1 ей части корпуса осевой ка1»ал, ctlBGженный ко»»ическим .. ., 10 л, PB .f OЛОЖ ННЫМ В ПОЛОСТИ СООС.-.;..i .o;.:t0, 1»алу и закрепленным оспа»=. пе;. =; Орадке. ко»»ичес» 11г1 выступ г; .-„0,-.0,",,:, ссл! основа»»ия. саставля1 . ч1. ° 0,1-0,; радиуса полости L1 выполнен с,;0;.; -,1 -.."p ".11:е с пре елах 15-55 .

Н:«. .; 1 изсб а ;euo усTpc.»ство, Обг.. „", ".. „Ль,»ь;й разрез»а фч»г.2 — вид —..—,-,. ПОT»»ый ги ра и:а; .;: есKLILI геI.;, -.-0p»t.ú", 0».и! Сапер:«1;т I.арпус 1 с ст-Ic 2 ге е-OPOFKI 3 с TB:-»ге;»циа lbHQ,;."»: 0;1 карп. Са KBHB;!Bf«1 4, в,:,1; »;.1 ч---ти ксрпуса осе. -",, в;. 5, г, p.! этом на перегар -. зз ",;.и =1» 1.01»и»ескпй выступ 6.

Г: .:f B,, !i ссе;:;I» "Il с бу и,",Lчай колонной

11;;. "OT(.. II" ага эаны).

"c „:=т.-"0 pBFOTBOT c",e;.у»а.циf1 обра..1.лВОЧ, аЧ:«1»д1 OCTb ПО бур1»ЛЬНЫМ т;,. С ..; г,;,-,ае»сч ва входные тангенциальн:le KB:»B,;û 4 перегородки 3 и далее поступает D nc IocTb 2 t;cpi уса 1, где жидкость пр,»обрстаеT Bpalf»BTeFbHO поступательное д1:и»«ение. В результате у eepLUL1llbl коничеcKcI eb TУrl3 6 (c PB;3I Jcof4 oct»OI3BHL1A r t=

= (0,1...0,6)Я «yrFo!1 при вершине a=

=15...85 » образуется кав11тацианная каверна. OT t OTc!pol1 пер;10,L!lecKLl отрываются

KBeL.TBöI»ot»t»L- е r1óBL! ðbKè, с1»асятся потокОл1 ж.l,äкОcти в область повышенного дав10

45 ления (на выходе из осевого выход»»ого канала 5), где они схлопываются, генерируя мощные волны давления, частота и амплитуда которых зависит от геометрических размеров внутренней полости генератора. а также от статического давления на забое и расхода жидкости через тангенциальные отверстия.

Для любого закрученного потока жидкости в цилиндрической трубе (с неподвижными стенками) в соответствии с законом сохранения момента количесгва дв1»жения справедливо уравнение и -- ч —, R (1)

Г где U — тангенциальная скорость жидкости на некотором радиусе

r; ч — тангенциальная скорость жидкости вс входно л сечении на радиусе R.

Из этого уравнения следует, что при стрел»лении радиуса г к нулю тангенциальная скорость и стремится к бесконечности.

С другой стороны из уравнения Бернулли для потенциального течения нес:кимаемай жидка TI1 cf åäóñò:

1г иР +

Р1+ p — = P2+p

2 2 (2) где Pl — давление в жидкости во входном сечении генератора (в сечении непосредственно у входных отверстий); Р2 — давление жидкости на радиусе г; cu — осевая скорость жидкости на радиусе г. При увелиеi»ии и величина Рг уменьшается и»ло;»;ет дасти гать величин, при которых происходит разрыв сп loLLIHOcT 1 жидкости — образование KB!3L

TaqLI0HHoй каверны. По мере развит.»я каеитационнай каверны (ее раста) 0Т нее а-,p,»IÇBIOTCL» кавитационные пузь:pL».;, которь»е сносятся в зо»у застоя (псвь шeHI»oro да:;е,l.» l, re схопь ва атся, в.. зы ал p=-зрушение псверхнаст»1, на t;0;Op " 0,1 ходит схлапь ва1 ие, Наличие конического выступа на оси сим.летрии перегородки генератора позволяет и-. бежат образования кавитацианнай каверны в зоне у говерхнасти пер городки вследсTB;;e тога, что радиус r остается дас-атач»-.о бc,.шим, с одной cTOpoeb!, и в связи с нлл11;e;1 псгранслоя на псверх»»о.ти конуса, с другой. Кавитац;1011 ыс пузырьки, гер;»одически отрыва:ащ »еся ат кавитационнай Kaeept! ы, сфар1л11рсглвше11ся непосредстве1:0 у вершины конуса, не способны схапнуться на его вершине, вследствие их унаса потокoK» жидкости изза наличия осевой составляющей скорости, величина которой в это>л сечении уже существенна, и в результате они схопыва»отся на

1707177

Использовл>«ие ире-;,ла аемого устройства пог«,«шает дол«оес»0;.ть рa50òL ««адДО.IDT««ого г« >00, «1" >а> . .> t С >с. е t:paT00а колеба««1г«, с:.:,;жае г с б-: т01.:.;. Сть процесса бурон.": — a с - т у -,a>t!:шения > Сл««чсства

Вид 1

C00TàB:tTåaL /..СKalló".;=в

Редактор L1. -a>«ALL««;!ta Текр:д г,1.l 0>.ràr тал .орректор О.кравдова

Заказ 2 6 Тирах Подписное

В >L1L11lL1 Государ:твенного «.0митета пс ttac5pET> .««ttrM и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Уосква, Ж-Э5, Раушская ««аб„4/5

Производств itii0-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 выход из G" QborO r.ыход.«0r0 Kallarta генератора в зоне по.;ы«««е««»ого давления.

Пр!«вы пол>«е>tи>1 i:.0>«ического Выступа с

pap«tyc0t t ос> ова»>«я 0,1R >го >0.6В (где й— радиус полоcrtt) и yrnoM при верши««е Kottyca 15 ) и ) 85 происходит казитационный износ перегородки вследствие отрыва от кавер>«ы, t«cary««no«tv«« в область перегородки и cxrcrL«aattèa парогазовых пузырьков.

Гидрозкуст««чес«;««е волны, генерируеM«e r«pe aran ым i адд010T««L««i гидроакустическим гс«.ераторо>л, распростра«<я«отся на забой скважины. Волны. ««аправлен«ые на забой скважlt «LI, инте«с>«вно разру «а>от центральну>о часть -".160«t, опережая зубцовое «лсха>н>чсское рззру il= tttå долото «, 05 легчая скалL>«tat> te tt вынс= породы.

CflóÑÊÎ-ПодьЕМНЫХ ОПЕрацнй ПО ЭаМЕНЕ ВЬ>шедшего из строя генератора.

Формула изобретения

1. Наддолотный гидродинамический гв5 нератор колебаний, содержащий корпус с полостью, расположенную над полостью перегородку с тангенциально направленныии к оси корпуса каналами и размещенный в них.ней части корпуса осевой выходной

10 канал,отличающийсятем,что.сцелью повышсния долговечности генератора эа счет уменьшения кавитационного износа перегородки, последняя выполнена с коническ«ял выступом, расположенным в поло15 сти соосно оси генератора, вершина кс.oporo направлена в сторону выходного ка>. ала.

2. Генератор поп.1,отл ича ю щийс я тем, что конический выступ выполнен с

20 рад> усом основания, ссставляющим0,1-0.6 радиуса полости.

3. Ге»ератор по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что конический выступ выполнен с угло.л rlpi; вершине в пределах 15-85 .